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- 2021-08-24 发布
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第一单元 弱电解质的电离平衡 溶液的酸碱性
[考试标准]
知识条目
必考要求
加试要求
知识条目
必考要求
加试要求
1.弱电解质的电离平衡
①几种典型的弱电解质
②弱电解质水溶液中的电离平衡
③弱电解质的电离方程式
④电离度及其简单计算
⑤水的离子积常数
⑥电离平衡常数与弱酸、弱碱的酸碱性强弱之间的关系
⑦多元弱酸的分步电离
a
a
b
a
a
b
b
c
b
b
a
2.溶液的酸碱性
①溶液的酸碱性与溶液中c(H+)、c(OH-)的关系
②pH的概念,pH与溶液酸碱性的关系
③pH的简单计算
④测定溶液酸碱性的方法,用pH试纸、pH计测定溶液的pH
⑤中和滴定原理及其操作方法
⑥几种常见酸碱指示剂的变色范围
a
a
b
a
a
a
c
b
b
a
考点一 弱电解质的电离平衡
1.弱电解质
(1)概念
(2)与化合物类型的关系
强电解质主要是大部分离子化合物及某些共价化合物,弱电解质主要是某些共价化合物。
(3)常见的弱电解质
试写出H2O、氢氟酸、醋酸、次氯酸、氢氰酸、一水合氨的电离方程式。
H2O:H2O??H++OH-;
HF:HF??H++F-;
CH3COOH:CH3COOH??CH3COO-+H+;
HClO:HClO??H++ClO-;
HCN:HCN??H++CN-;
NH3·H2O:NH3·H2O??NH+OH-。
2.弱电解质的电离平衡
(1)电离平衡的建立
在一定条件下(如温度、压强等),当弱电解质电离产生离子的速率和离子结合成分子的速率相等时,电离过程达到了平衡。
(2)电离平衡的特征
(3)外界条件对电离平衡的影响
①内因:弱电解质本身的性质。
②外因:浓度、温度、加入试剂等。
(4)电离过程是可逆过程,可直接用化学平衡移动原理分析电离平衡。以0.1 mol·L-1CH3COOH溶液为例:CH3COOH??CH3COO-+H+(正向吸热)。
实例(稀溶液)
CH3COOH??H++CH3COO- ΔH>0
改变条件
平衡移动方向
n(H+)
c(H+)
导电能力
Ka
加水稀释
→
增大
减小
减弱
不变
加入少量冰醋酸
→
增大
增大
增强
不变
通入HCl(g)
←
增大
增大
增强
不变
加NaOH(s)
→
减小
减小
增强
不变
加入镁粉
→
减小
减小
增强
不变
升高温度
→
增大
增大
增强
增大
加CH3COONa(s)
←
减小
减小
增强
不变
1.(2017·浙江4月选考,18)室温下,下列事实不能说明NH3·H2O为弱电解质的是( )
A.0.1 mol·L-1NH3·H2O的pH小于13
B.0.1 mol·L-1NH4Cl溶液的pH小于7
C.相同条件下,浓度均为0.1 mol·L-1NaOH溶液和氨水,氨水的导电能力弱
D.0.1 mol·L-1NH3·H2O能使无色酚酞溶液变红色
答案 D
解析 若NH3·H2O完全电离,pH应等于13,A能说明NH3·H2O为弱电解质;NH4Cl水溶液显酸性,NH能水解,说明NH3·H2O不完全电离,B能说明NH3·H2O为弱电解质;同浓度的氨水比NaOH导电性弱说明电离程度比NaOH小,C能说明NH3·H2O为弱电解质;只能说明氨水显示碱性,不能说明其为弱碱,D正确。
2.(2016·浙江10月选考,18)为证明醋酸是弱电解质,下列方法不正确的是( )
A.测定0.1 mol·L-1醋酸溶液的pH
B.测定0.1 mol·L-1CH3COONa溶液的酸碱性
C.比较浓度均为0.1 mol·L-1盐酸和醋酸溶液的导电能力
D.比较相同物质的量浓度的NaOH溶液和醋酸溶液恰好反应完全时消耗两溶液的体积
答案 D
解析 A项,若0.1 mol·L-1醋酸溶液的pH>1,则证明醋酸是弱电解质;B项,若0.1 mol·L-1 CH3COONa溶液呈碱性,则证明CH3COO-发生水解,从而证明CH3COOH是弱电解质;C项,比较浓度均为0.1 mol·L-1的盐酸和醋酸溶液的导电能力,若前者强,则证明醋酸是弱电解质;D项,当NaOH溶液和醋酸溶液的物质的量浓度相同时,恰好完全反应时,消耗两溶液的体积也相同,无法证明醋酸是弱电解质。
3.(2016·浙江4月选考,21)常温下,关于pH相等的盐酸和醋酸溶液(两溶液的OH-浓度也相等),下列说法正确的是( )
A.c(HCl)>c(CH3COOH)
B.c(Cl-)=c(CH3COO-)
C.等体积的盐酸和醋酸溶液分别与足量的Zn完全反应,盐酸产生的H2多
D.用相同浓度的NaOH溶液分别与等体积的盐酸和醋酸溶液恰好反应完全,盐酸消耗的NaOH溶液体积多
答案 B
解析 醋酸为弱电解质,在溶液中部分电离,若pH相等时,醋酸浓度较大,即c(HCl)<c(CH3COOH),A错误;溶液的pH相等,则两溶液中的氢离子、氢氧根离子浓度相等,根据电荷守恒可知c(Cl-)=c(CH3COO-),B正确;等体积的盐酸和醋酸溶液分别与足量的Zn完全反应,由于醋酸的浓度较大,则醋酸产生的H2多,C错误;同浓度的NaOH溶液分别与等体积的盐酸和醋酸溶液恰好反应完全,由于醋酸的浓度大于盐酸,则醋酸消耗的NaOH溶液体积多,D错误。
备考导向 (1)从物质的分类角度进行强弱电解质的判断与比较。(2)外界条件对电离平衡的影响。结合图像进行溶液的pH变化、导电性等方面的考查。(3)电离平衡常数的计算及应用(加试部分)考查。
题组一 改变条件,平衡移动,判结果变化
1.将浓度为0.1 mol·L-1 HF溶液加水不断稀释,下列各量始终保持增大的是( )
A.c(H+) B.Ka(HF)
C. D.
答案 D
解析 HF为弱酸,存在电离平衡:HF??H++F-。根据勒夏特列原理:当改变影响平衡的一个条件,平衡会向着能够减弱这种改变的方向移动,但平衡的移动不能完全消除这种改变,故加水稀释,平衡正向移动,但c(H+)减小,A错误;电离平衡常数只受温度的影响,温度不变,电离平衡常数Ka不变,B错误;当溶液无限稀释时,c(F-)不断减小,但c(H+)接近10-7 mol·L-1,所以减小,C错误;=,由于加水稀释,平衡正向移动,所以溶液中n(H+)增大,n(HF)减小,所以增大,D正确。
2.25 ℃ 时,把0.2 mol·L-1的醋酸加水稀释,则图中的纵轴y表示的是( )
A.溶液中OH-的物质的量浓度
B.溶液的导电能力
C.溶液中的
D.CH3COOH的电离程度
答案 B
解析 25 ℃时,0.2 mol·L-1的醋酸稀释过程中,随着水的加入溶液中OH-的浓度增大(但不会超过10-7 mol·L-1),CH3COOH的电离程度增大,CH3COO-数目增多,CH3COOH数目减少,但溶液中CH3COO-的浓度减小,溶液的导电能力减弱。
题组二 平衡移动,结果变化,判采取措施
3.稀氨水中存在着下列平衡:NH3·H2O??NH+OH-,若要使平衡向逆反应方向移动,同时使c(OH-)增大,应加入的物质或采取的措施是( )
①NH4Cl固体 ②硫酸 ③NaOH固体 ④水 ⑤加热
⑥加入少量MgSO4固体
A.①②③⑤ B.③⑥
C.③ D.③⑤
答案 C
解析 若在氨水中加入NH4Cl固体,c(NH)增大,平衡向逆反应方向移动,c(OH-)减小,①不合题意;硫酸中的H+与OH-反应,使c(OH-)减小,平衡向正反应方向移动,②不合题意;当在氨水中加入NaOH固体后,c(OH-)增大,平衡向逆反应方向移动,③符合题意;若在氨水中加入水,稀释溶液,平衡向正反应方向移动,但c(OH-)减小,④不合题意;电离属吸热过程,加热平衡向正反应方向移动,c(OH-)增大,⑤不合题意;加入少量MgSO4固体发生反应生成Mg(OH)2沉淀,溶液中c(OH-)减小,⑥不合题意。
4.已知0.1 mol·L-1的醋酸溶液中存在电离平衡:CH3COOH??CH3COO-+H+,要使溶液中c(H+)/c(CH3COOH)的值增大,可以采取的措施是( )
①加少量烧碱溶液 ②升高温度 ③加少量冰醋酸
④加水
A.①② B.①③ C.②④ D.③④
答案 C
解析 本题中提供的四种措施都会使醋酸的电离平衡正向移动,但①、③会使c(H+)
/c(CH3COOH)的值减小。
题组三 强酸与弱酸的比较
5.在一定温度下,有a.盐酸 b.硫酸 c.醋酸三种酸:
(1)当三种酸的物质的量浓度相同时,c(H+)由大到小的顺序是________(用字母表示,下同)。
(2)同体积、同物质的量浓度的三种酸,中和NaOH的能力由大到小的顺序是________。
(3)若三者c(H+)相同时,物质的量浓度由大到小的顺序是________________。
(4)当三者c(H+)相同且体积也相同时,分别放入足量的锌,相同状况下产生气体的体积由大到小的顺序是__________________________________________________________________。
(5)当三者c(H+)相同且体积相同时,同时加入形状、密度、质量完全相同的锌,
若产生相同体积的H2(相同状况),则开始时反应速率的大小关系为________,反应所需时间的长短关系是__________。
(6)将c(H+)相同的三种酸均加水稀释至原来的100倍后,c(H+)由大到小的顺序是________________________________。
(7)将c(H+)相同、体积相同的三种酸,分别与等浓度的NaOH稀溶液反应至pH=7,则消耗NaOH溶液的体积大小关系为________。
答案 (1)b>a>c (2)b>a=c (3)c>a>b (4)c>a=b (5)a=b=c a=b>c (6)c>a=b (7)c>a=b
解析 解答本题要注意以下三点:①HCl、H2SO4都是强酸,但H2SO4是二元酸;②CH3COOH是弱酸,在水溶液中不能完全电离;③醋酸溶液中存在CH3COOH??CH3COO-+H+的电离平衡。
6.(2017·杭州重点中学高三联考)pH=12的XOH、YOH两种一元碱溶液,加水稀释相同倍数,其pH与溶液体积(V)的关系如图所示,下列说法正确的是( )
A.XOH是强碱,YOH是弱碱
B.相同物质的量浓度的XCl和YCl溶液中,c(X+)c(YOH)
D.完全中和等pH、等体积的XOH、YOH两溶液时,消耗同浓度稀硫酸的体积V(XOH)<V(YOH)
答案 D
解析 A项,稀释相同的倍数,XOH的pH变化大,这说明XOH的碱性强于YOH,但不一定是强碱,错误;B项,Y+的水解程度大于X+的,则相同物质的量浓度的XCl和YCl溶液中,c(X+)>c(Y+),错误;C项,XOH的碱性强于YOH,pH相同的XOH、YOH两种溶液,c(XOH)<c(YOH),错误;D项,根据C中分析可知完全中和等pH、等体积的XOH、YOH两溶液时,消耗同浓度稀硫酸的体积V(XOH)<V(YOH),正确。
7.(2017·浙江省温州中学高三月考)室温下,有关下列四种溶液的叙述正确的是(忽略溶液混合的体积变化)( )
①
②
③
④
pH
12
12
2
2
溶液
氨水
氢氧化钠溶液
醋酸
盐酸
A.在①、②中分别加入氯化铵晶体,两溶液的pH值均增大
B.分别将等体积的①和②加水稀释100倍,所得溶液的pH:①>②
C.把①、④两溶液等体积混合后所得溶液显酸性
D.将溶液②和溶液③等体积混合,混合后所得溶液pH=7
答案 B
解析 氯化铵溶液中NH水解,溶液显酸性,所以在氨水、氢氧化钠溶液中分别加入氯化铵晶体,两溶液的pH值均减小,A不正确;氨水是弱碱,存在电离平衡NH3·H2O??NH+OH-,稀释促进电离。氢氧化钠是强碱,完全电离,所以在pH相等的条件下,分别将等体积的①和②加水稀释100倍,所得溶液的pH:①>②,B正确;氨水是弱碱,因此在pH=12的条件下氨水的浓度大于0.01 mol·L-1,因此与等体积pH=2的盐酸混合,氨水过量,溶液显碱性,C不正确;醋酸是弱酸,存在电离平衡CH3COOH??CH3COO-+H+,因此在pH=2的条件下醋酸溶液的浓度大于0.01 mol·L-1。所以与pH=12的氢氧化钠溶液等体积混合后醋酸过量,溶液显酸性,pH<7,D不正确。
8.(2017·温州市“十五校联合体”高二下学期期中)一定温度下,等体积、pH相等的盐酸和醋酸溶液,下列说法正确的是( )
A.两溶液中,所含溶质的分子数:盐酸等于醋酸
B.与等体积等浓度NaHCO3混合,开始产生CO2速率相等,后来盐酸快
C.等体积的盐酸和醋酸溶液分别与足量的Zn完全反应,盐酸产生的H2多
D.用同浓度的NaOH溶液分别与两溶液恰好反应完全,根据消耗的NaOH溶液体积的多少可以判断醋酸是弱电解质
答案 D
解析 HCl是强电解质,完全电离,溶液中不存在溶质的分子,故A错误;与等体积等浓度NaHCO3混合,开始产生CO2速率相等,随着反应的进行,醋酸溶液中未电离的醋酸继续电离H+,反应速率快,故B错误;等体积的盐酸和醋酸溶液分别与足量的Zn完全反应,由于醋酸的浓度较大,则醋酸产生的H2多,故C错误;同浓度的NaOH溶液分别与等体积的盐酸和醋酸溶液恰好反应完全,由于醋酸的浓度大于盐酸,则醋酸消耗的NaOH溶液体积多,醋酸是弱电解质,故D正确。
9.(1)25 ℃时,①0.1 mol·L-1的醋酸 ②0.1 mol·L-1的硫酸 ③0.1 mol·L-1的氨水 ④0.1 mol·L-1的NaOH溶液,其pH由小到大的顺序是______________(填序号)。
(2)某一元弱酸溶液(A)与二元强酸(B)的pH相等。若将两溶液稀释相同的倍数后,pH(A)________(填“>”“=”或“<”,下同)pH(B)。
现用上述稀释溶液中和等浓度等体积的NaOH溶液,则需稀释溶液的体积V(A)________V(B)。
(3)已知:二元酸H2R 的电离方程式是H2R===H++HR-,HR-??R2-+H+,若0.1 mol·L-1 NaHR溶液的c(H+)=a mol·L-1,则0.1 mol·L-1 H2R溶液中c(H+)________(填“<”“>”或“=”)(0.1+a) mol·L-1,理由是________________________________。
答案 (1)②①③④ (2)< < (3)< H2R中第一步电离出的H+对HR-的电离产生了抑制作用
解析 (1)①醋酸为弱电解质,部分电离,0.1 mol·L-1的醋酸中氢离子的浓度小于0.1 mol·L-1;②硫酸为强电解质,0.1 mol·L-1的硫酸中氢离子的浓度为0.2 mol·L-1;③一水合氨为弱电解质,部分电离,0.1 mol·L-1的氨水中氢氧根离子的浓度小于0.1 mol·L-1;④氢氧化钠为强电解质,完全电离,0.1 mol·L-1的NaOH溶液中氢氧根离子的浓度为0.1 mol·L-1。
考点二 电离度、电离平衡常数及水的离子积常数
1.电离度(加试)
(1)电离度概念与表达式
一定条件下,当弱电解质在水溶液中达到电离平衡时,溶液中已经电离的电解质分子数占电解质分子总数的百分数。(常用符号α表示)
可用数学式表达为
α=×100%
或α=×100%
或α=×100%
即α=×100%(c:电解质浓度,Δc:已电离电解质浓度)
注意 ①电离度适用于达平衡的电解质溶液。②在相同温度和相同浓度下,电离度大小可表示弱电解质的相对强弱。电离度越小,电解质越弱。
(2)影响电离度的因素
①温度:在其他条件不变时,升高溶液温度,电离平衡向电离方向移动,电离度增大。
②浓度:其他条件不变时,增大弱电解质溶液的浓度,平衡向电离方向移动,但电离度减小。若降低弱电解质溶液的浓度,平衡向电离方向移动,电离度增大。
③其他电解质的加入:如同离子效应,加入与弱电解质电离有相同离子的强电解质时,会使弱电解质电离度降低。
2.电离平衡常数(加试)
(1)①填写下表(25 ℃)
弱电解质
电离方程式
电离常数
NH3·H2O
NH3·H2O??NH+OH-
Kb=1.8×10-5
CH3COOH
CH3COOH??CH3COO-+H+
Ka=1.8×10-5
HClO
HClO??H++ClO-
Ka=3.0×10-8
②CH3COOH酸性大于(填“大于”“小于”或“等于”)HClO酸性,判断的依据:相同条件下,电离常数越大,电离程度越大,c(H+)越大,酸性越强。
③电离平衡常数的意义:弱酸、弱碱的电离平衡常数能够反映酸碱性的相对强弱。电离平衡常数越大,电离程度越大。多元弱酸的电离以第一步电离为主,各级电离平衡常数的大小差距较大。
④外因对电离平衡常数的影响:电离平衡常数与其他化学平衡常数一样只与温度有关,与电解质的浓度无关,升高温度,K值增大,原因是电离是吸热过程。
(2)碳酸是二元弱酸
①电离方程式是H2CO3??H++HCO,HCO??H++CO。
②电离平衡常数表达式:Ka1=,Ka2=。
③比较大小:Ka1>Ka2。
(3)几种多元弱酸的电离常数(25 ℃)
多元弱酸
电离常数
H2S
Ka1=9.1×10-8
Ka2=1.1×10-12
H2C2O4
Ka1=5.9×10-2
Ka2=6.4×10-5
H3PO4
Ka1=7.5×10-3
Ka2=6.2×10-8
Ka3=2.2×10-13
H3C6H5O7 (柠檬酸)
Ka1=7.1×10-4
Ka2=1.7×10-5
Ka3=4.1×10-7
3.水的离子积常数
Kw=c(H+)·c(OH-)。
(1)室温下:Kw=1×10-14。
(2)影响因素:只与温度有关,升高温度,Kw增大。
(3)适用范围:Kw不仅适用于纯水,也适用于稀的电解质溶液。
(4)Kw揭示了在任何水溶液中均存在H+和OH-,只要温度不变,Kw不变。
注意 (1)水的离子积常数Kw=c(H+)·c(OH-),其实质是水溶液中的H+和OH-浓度的乘积,不一定是水电离出的H+和OH-浓度的乘积,所以与其说Kw是水的离子积常数,不如说是水溶液中的H+和OH-的离子积常数。即Kw不仅适用于水,还适用于酸性或碱性的稀溶液。不管哪种溶液均有=。
(2)水的离子积常数显示了在任何水溶液中均存在水的电离平衡,都有H+和OH-共存,只是相对含量不同而已。
正误辨析
正误判断,正确的打“√”,错误的打“×”
(1)电离平衡向右移动,电离度一定增大,而电离平衡常数不一定增大( )
(2)电离平衡常数可以表示弱电解质的相对强弱( )
(3)电离平衡常数大的酸溶液中的c(H+)一定比电离常数小的酸溶液中的c(H+)大( )
(4)纯水中,c(H+)随着温度的升高而降低( )
(5)在蒸馏水中滴加浓H2SO4,Kw不变( )
答案 (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)×
题组一 电离度及简单计算(加试)
1.20 ℃时,在0.5 L 0.2 mol·L-1的HA溶液中,有0.01 mol·L-1的HA电离成离子,求该温度下的电离度。
答案 α=×100%=5%。
2.已知25 ℃时几种物质的电离度(溶液浓度均为0.1 mol·L-1)如下表(已知硫酸的第一步电离是完全的):
①H2SO4溶液
HSO??H++SO
②NaHSO4溶液
HSO??H++SO
③醋酸溶液
CH3COOH??H++CH3COO-
④盐酸HCl===H++Cl-
10%
29%
1.33%
100%
(1)25 ℃时,0.1 mol·L-1上述几种溶液中c(H+)由大到小的顺序是________(填序号,下同)。
(2)25 ℃时,c(H+)相同的上述溶液,其物质的量浓度由大到小的顺序是___________________。
(3)25 ℃时,0.1 mol·L-1 H2SO4溶液中的HSO的电离度小于0.1 mol·L-1 NaHSO4溶液中HSO的电离度的原因是______________________________。
答案 (1)①>④>②>③ (2)③>②>④>①
(3)0.1 mol·L-1的H2SO4溶液中,H2SO4第一步电离产生的H+抑制了第二步的电离,所以H2SO4中HSO的电离度小于NaHSO4中HSO的电离度
题组二 电离平衡常数及其应用(加试)
3.(2017·温州中学高三模拟)已知25 ℃,醋酸、次氯酸、碳酸、亚硫酸的电离平衡常数如下表,下列叙述正确的是( )
酸
醋酸
次氯酸
碳酸
亚硫酸
电离平衡常数
K a=1.8×10-5
K a=3.0×10-8
Ka1=4.3×10-7
Ka2=5.6×10-11
Ka1=1.5×10-2
Ka2=1.0×10-7
A.25 ℃,等物质的量浓度的CH3COONa、NaClO、Na2CO3和Na2SO3 四种溶液中,碱性最强的是Na2CO3
B.将0.1 mol·L-1的醋酸加水不断稀释,所有离子浓度均减小
C.少量的SO2通入Ca(ClO)2溶液中反应的离子方程式:SO2+H2O+Ca2++2ClO-===CaSO3↓+2HClO
D.少量CO2通入NaClO溶液中反应的离子方程式:CO2+H2O+2ClO-===CO+2HClO
答案 A
解析 这四种盐都是强碱弱酸盐,溶液显碱性,根据电离平衡常数,HCO的电离平衡常数最小,则CO的水解程度最强,碱性最强的是Na2CO3,A正确;醋酸加水稀释,促进电离,但是c(H+)减小,根据水的离子积Kw=c(H+)·c(OH-),c(OH-)增大,B错误;HClO具有强氧化性,SO2具有还原性,两者发生氧化还原反应,生成CaSO4,C错误;根据电离平衡常数,HClO的电离平衡常数大于HCO的,因此反应方程式:CO2+H2O+ClO-===HCO+HClO,D错误。
4.(2017·浙江名校协作体高三上期中)25 ℃时,有关弱酸的电离平衡常数如下,下列有关说法正确的是( )
弱酸化学式
CH3COOH
HCN
H2CO3
电离平衡常数(25 ℃)
1.8×10-5
4.9×10-10
K1=4.3×10-7
K2=5.6×10-11
A.等物质的量浓度的各溶液pH关系为pH(CH3COONa)>pH(Na2CO3)>pH(NaCN)
B.在pH=5 的CH3COOH和CH3COONa混合溶液中,存在c(CH3COO-)/c(CH3COOH)=1.8
C.向0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液中逐滴加入水,则溶液的导电性、醋酸的电离程度、pH均先增大后减小
D.a mol·L-1HCN溶液与b mol·L-1 NaOH溶液等体积混合后,所得溶液中c(Na+)>c(CN-),则a一定小于b
答案 B
解析 由于弱酸的酸性:CH3COOH>H2CO3>HCN>HCO,酸越弱,等浓度时其盐的水解程度就越大,溶液的碱性就越强,所以等物质的量浓度的各溶液pH关系为pH(Na2CO3 )> pH(NaCN)> pH(CH3COONa),A错误;在pH=5 的CH3COOH和CH3COONa混合溶液中,根据醋酸的电离平衡常数可知溶液中存在c(CH3COO-)/c(CH3COOH)=1.8,B正确;向醋酸中逐滴加水,则溶液的自由移动的离子的浓度先是逐渐增大,到一定程度后又逐渐减小,所以导电性先增大后减小,pH增大并趋向于7,醋酸的电离度逐渐增大,C错误;a mol·L-1 HCN溶液与b mol·L-1 NaOH溶液等体积混合后,所得溶液中c(Na+)>c(CN-),可能是二者恰好完全反应,也可能是NaOH过量,则b不一定大于a,D错误。
5.(2017·温州“十五校联合体”高三联考)已知反应:2CH3COCH3(l)CH3COCH2COH(CH3)2(l)。取等量CH3COCH3,分别在0 ℃和20 ℃下,测得其转化分数(反应物已转化为产物的物质的量和反应物总物质的量的比)随时间变化的关系曲线(Y-t)如下图所示。下列说法正确的是( )
A.b代表0 ℃下CH3COCH3的Y-t曲线
B.反应进行到20 min末,CH3COCH3的v (0 ℃)/v(20 ℃)的比值大于1
C.升高温度可以缩短反应达到平衡的时间,并能提高反应物转化为生成物的物质的量
D.从Y=0到Y=0.113,CH3COCH2COH(CH3)2的Δn(0 ℃)/Δn(20 ℃)的比值等于1
答案 D
解析 曲线b首先到达平衡,所以曲线b表示的是20 ℃时的Y-t曲线,A错误;当反应进行到20 min时,b曲线对应的转化分数高于a曲线对应的转化分数,这说明b曲线在20 ℃
时对应的反应速率快,所以v (0 ℃)/v(20 ℃)<1,B错误;温度越高CH3COCH3转化的越少,说明升高温度平衡向逆反应方向进行,降低了反应物转化为生成物的物质的量,C错误;当反应进行到66 min时a、b曲线对应的转化分数均相同,都是0.113,说明此时生成的CH3COCH2COH(CH3)2一样多,所以从Y=0到Y=0.113,CH3COCH2COH(CH3)2的Δn(0 ℃)/Δn(20 ℃)的比值等于1,D正确。
6.常温下,将a mol·L-1 CH3COONa溶于水配成溶液,向其中滴加等体积的b mol·L-1的盐酸使溶液呈中性(不考虑盐酸和醋酸的挥发),用含a和b的代数式表示醋酸的电离常数Ka=________。
答案
解析 由电荷守恒和物料守恒可得:
所以c(CH3COOH)=c(Cl-),
CH3COOH??CH3COO- + H+
mol·L-1 (-) mol·L-1 10-7 mol·L-1
Ka==。
7.在一定条件下可用甲醇与CO反应生成醋酸消除CO污染。常温下,将a mol·L-1的醋酸与b mol·L-1 Ba(OH)2溶液等体积混合,充分反应后,溶液中存在2c(Ba2+)=c(CH3COO-),则该混合溶液中醋酸的电离常数Ka=________(用含a和b的代数式表示)。
答案
解析 根据电荷守恒得2c(Ba2+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-),
由于c(CH3COO-)=2c(Ba2+)=b mol·L-1,
所以c(H+)=c(OH-),溶液呈中性;
CH3COOH ?? CH3COO- + H+
(-b) mol·L-1 b mol·L-1 10-7 mol·L-1
Ka==。
判断复分解反应能否发生,应遵循“强酸制弱酸”规律
题组三 水的离子积常数及其应用
8.水的电离过程为H2O??H++OH-,在不同温度下其平衡常数为K(25 ℃)=1.0×10-14,K(35 ℃)=2.1×10-14。则下列叙述正确的是( )
A.c(H+)随着温度的升高而降低
B.在35 ℃时,c(H+)>c(OH-)
C.水的电离度α(25 ℃)>α(35 ℃)
D.水的电离是吸热的
答案 D
解析 由题给条件可以看出:温度升高后,K值增大。25 ℃时,c(H+)=c(OH-)=1.0×10-7mol·L-1;35 ℃时,c(H+)=c(OH-)≈1.45×10-7mol·L-1。温度升高,c(H+)和c(OH-)都增大,且仍然相等,水的电离度也增大。因温度升高,平衡向正反应方向移动,故水的电离是吸热的。
9.(2017·浙江名校协作高二下学期考试)已知NaHSO4在水中的电离方程式为NaHSO4===Na++H++SO,某温度下,向pH=6的蒸馏水中加入NaHSO4晶体,保持温度不变,测得溶液的pH=2,对于该溶液,下列叙述中不正确的是( )
A.该温度高于25 ℃
B.水电离出的c(H+)=1×10-10 mol·L-1
C.c(H+)=c(OH-)+c(SO)
D.该温度下加入等体积pH=12的NaOH溶液可使反应后的溶液恰好呈中性
答案 D
解析 25 ℃时pH=7,pH=6说明促进了水的电离,故T>25 ℃,A正确;该溶液为强酸溶液,氢离子浓度为0.01 mol·L-1,则氢氧根离子的浓度= mol·L-1=10-10 mol·L-1,该溶液中由水电离出的氢离子的浓度等于氢氧根离子的浓度即10-10 mol·L-1,B正确;根据硫酸氢钠溶液中的电荷守恒得:c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+2c(SO),根据物料守恒得c(Na+)=c(SO),所以得c(H+)=c(OH-)+c(SO),C正确;c(NaHSO4)=0.01 mol·L-1,该温度下pH为12的NaOH溶液中c(NaOH)=1 mol·L-1,二者等体积混合,溶液呈碱性,D错误。
考点三 溶液的酸碱性与pH
1.水的电离
(1)水的电离
水是极弱的电解质,水的电离方程式为H2O+H2O??H3O++OH-或H2O??H++OH-。
(2)影响水电离平衡的因素
①升高温度,水的电离程度增大,Kw增大。
②加入酸或碱,水的电离程度减小,Kw不变。
③加入可水解的盐(如FeCl3、Na2CO3),水的电离程度增大,Kw不变。
(3)外界条件对水的电离平衡的影响
体系变化
条件
平衡移动方向
Kw
水的电离程度
c(OH-)
c(H+)
酸
逆
不变
减小
减小
增大
碱
逆
不变
减小
增大
减小
可水解的盐
Na2CO3
正
不变
增大
增大
减小
NH4Cl
正
不变
增大
减小
增大
温度
升温
正
增大
增大
增大
增大
降温
逆
减小
减小
减小
减小
其他:如加入Na
正
不变
增大
增大
减小
注意 在水中加入H2SO4,水的电离平衡向左移动,是因为加入H2SO4后,c(H+)增大,平衡左移。
2.溶液的酸碱性
(1)溶液的酸碱性
溶液的酸碱性取决于溶液中c(H+)和c(OH-)的相对大小。
①酸性溶液:c(H+)>c(OH-),常温下,pH<7。
②中性溶液:c(H+)=c(OH-),常温下,pH=7。
③碱性溶液:c(H+)7。
(2)pH及其测量
①计算公式:pH=-lg_c(H+)。
②测量方法
a.pH试纸法:用镊子夹取试纸放在洁净的玻璃片或表面皿上,用玻璃棒蘸取待测液点在试纸的中央,变色后与标准比色卡对照,即可确定溶液的pH。
pH试纸使用注意事项:
pH试纸使用前不能用蒸馏水润湿,否则待测液会被稀释,可能产生误差;用广泛pH试纸读出的pH值只能是整数;不能用pH试纸测定氯水的pH,因为氯水呈酸性的同时也呈现强氧化性(漂白性)。
b.pH计测量法。
③溶液的酸碱性与pH的关系
常温下:
正误辨析
正误判断,正确的打“√”,错误的打“×”
(1)25 ℃时,向纯水中加入少量NaHCO3固体,c(OH-)增大,c(H+)减小( )
(2)向水中加入少量NaHSO4固体,促进了水的电离,c(H+)增大,Kw不变( )
(3)任何温度下,利用H+和OH-浓度的相对大小均可判断稀溶液的酸碱性( )
(4)用蒸馏水润湿的pH试纸测溶液的pH,一定会使结果不准确( )
(5)用pH试纸不能测定氯水的pH( )
(6)用广泛pH试纸测定溶液的pH,只能读出整数,不能读出小数( )
答案 (1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)√ (6)√
(2017·浙江11月选考,18)下列说法不正确的是( )
A.pH<7的溶液不一定呈酸性
B.在相同温度下,物质的量浓度相等的氨水、NaOH溶液,c(OH-)相等
C.在相同温度下,pH相等的盐酸、CH3COOH溶液,c(Cl-)=c(CH3COO-)
D.氨水和盐酸反应后的溶液,若c(Cl-)=c(NH),则溶液呈中性
答案 B
解析 25 ℃时,pH<7的溶液呈酸性,但温度未知,所以pH<7的溶液不一定呈酸性,故A正确;在相同温度下,一水合氨部分电离,NaOH完全电离,物质的量浓度相等的氨水、NaOH溶液,NaOH溶液中c(OH-)更大,故B错误;在相同温度下,盐酸、CH3COOH
溶液中分别存在电荷守恒:c(Cl-)+c(OH-)=c(H+),c(CH3COO-)+c(OH-)=c(H+),又因为pH相等,所以c(Cl-)=c(CH3COO-),故C正确;氨水和盐酸反应后的溶液中存在c(Cl-)+c(OH-)=c(NH)+c(H+),若c(Cl-)=c(NH),则c(OH-)=c(H+),溶液呈中性,故D正确。
备考导向 在学考中,对溶液酸、碱性的判断考查较为简单。在备考时,应掌握溶液呈酸性、碱性或中性的实质,以及溶液的酸、碱性与pH的关系,熟记常见物质水溶液的酸、碱性。
题组一 水电离出的c(H+)或c(OH-)的判断比较
解题指导
理清溶液中H+或OH-的来源
(1)常温下,中性溶液
c(OH-)=c(H+)=10-7 mol·L-1
(2)溶质为酸的溶液
①来源
OH-全部来自水的电离,水电离产生的c(H+)=c(OH-)。
②实例
如计算常温下pH=2的盐酸溶液中由水电离出的c(H+),方法是先求出溶液中的c(OH-)=Kw/10-2 mol·L-1=10-12 mol·L-1,即由水电离出的c(H+)=c(OH-)=10-12 mol·L-1。
(3)溶质为碱的溶液
①来源
H+全部来自水的电离,水电离产生的c(OH-)=c(H+)。
②实例
如计算常温下pH=12的NaOH溶液中由水电离出的c(OH-),方法是知道溶液中的c(H+)=10-12 mol·L-1,即由水电离出的c(OH-)=c(H+)=10-12 mol·L-1。
(4)水解呈酸性或碱性的盐溶液
①常温下pH=5的NH4Cl溶液中H+全部来自水的电离,由水电离的c(H+)=10-5 mol·L-1,因为部分OH-与部分NH结合,溶液中c(OH-)=10-9 mol·L-1。
②常温下pH=12的Na2CO3溶液中OH-全部来自水的电离,由水电离出的c(OH-)=10-2 mol·L-1。
1.(1)25 ℃时,相同物质的量浓度的下列溶液中:①NaCl ②NaOH ③H2SO4 ④(NH4)2SO4,其中水的电离程度由大到小顺序______________________(填序号)。
答案 ④>①>②>③
(2)物质的量浓度相同的NaOH溶液与盐酸溶液中,水的电离程度____________(填“
前者大”“后者大”或“相同”,下同);常温下,pH=5的NH4Cl溶液与pH=9的CH3COONa溶液中,水的电离程度____________。
答案 相同 相同
2.(加试题)求算下列常温下溶液中由H2O电离的c(H+)和c(OH-)。
(1)pH=2的H2SO4溶液
c(H+)=________,c(OH-)=________。
(2)pH=10的NaOH溶液
c(H+)=________,c(OH-)=________。
(3)pH=2的NH4Cl溶液
c(H+)=________。
(4)pH=10的Na2CO3溶液
c(OH-)=________。
答案 (1)10-12 mol·L-1 10-12 mol·L-1
(2)10-10 mol·L-1 10-10 mol·L-1 (3)10-2 mol·L-1 (4)10-4 mol·L-1
解析 (1)pH=2的H2SO4溶液中,H+来源有两个:H2SO4的电离和H2O的电离,而OH-只来源于水。应先求算 c(OH-),即为水电离的c(H+)或c(OH-)。
(2)pH=10的NaOH溶液中,OH-有两个来源:H2O的电离和NaOH的电离,H+只来源于水。应先求出c(H+),即为水电离的c(OH-)或c(H+),c(OH-)=10-4 mol·L-1,c(H+)=10-10 mol·L-1,则水电离的c(H+)=c(OH-)=10-10 mol·L-1。
(3)、(4)水解的盐溶液中的H+或OH-均由水电离产生,水解显酸性的盐应计算其 c(H+),水解显碱性的盐应计算其c(OH-)。pH=2的NH4Cl溶液中由水电离产生的c(H+)=10-2 mol·L-1;pH=10的Na2CO3溶液中由水电离产生的 c(OH-)=10-4 mol·L-1。
3.(加试题)下列四种溶液中,室温下由水电离生成的H+浓度之比(①∶②∶③∶④)是( )
①pH=0的盐酸 ②0.1 mol·L-1的盐酸 ③0.01 mol·L-1的NaOH溶液 ④pH=11的NaOH溶液
A.1∶10∶100∶1 000 B.0∶1∶12∶11
C.14∶13∶12∶11 D.14∶13∶2∶3
答案 A
解析 ①中c(H+)=1 mol·L-1,由水电离出的c(H+)与溶液中c(OH-)相等,等于1.0×10-14 mol·L-1;②中c(H+)=0.1 mol·L-1,由水电离出的c(H+)=1.0×10-13 mol·L-1;③中c(OH-)=1.0×10-2 mol·L-1,由水电离出的c(H+)与溶液中c(H+)相等,等于1.0×10-12 mol·L-1;④中c(OH-)=1.0×10-3 mol·L-1,同③所述由水电离出的c(H+)=1.0×10-11 mol·L-1。即(1.0×10-14)∶(1.0×10-13)∶(1.0×10-12)∶(1.0×10-11)=1∶10∶100∶1 000。
题组二 溶液酸碱性的判断
4.用“酸性”“碱性”“中性”或“不确定”填空。
(1)pH<7的溶液( )
(2)pH=7的溶液( )
(3)c(H+)=c(OH-)的溶液( )
(4)c(H+)=1×10-7mol·L-1的溶液( )
(5)c(H+)>c(OH-)的溶液( )
(6)0.1 mol·L-1的NH4Cl溶液( )
(7)0.1 mol·L-1的NaHCO3溶液( )
(8)0.1 mol·L-1的NaHSO3溶液( )
答案 (1)不确定 (2)不确定 (3)中性 (4)不确定 (5)酸性 (6)酸性 (7)碱性 (8)酸性
题组三 混合溶液酸碱性判断规律
5.判断下列溶液在常温下的酸碱性(在括号中填“酸性”“碱性”或“中性”)。
(1)相同浓度的HCl和NaOH溶液等体积混合( )
(2)相同浓度的CH3COOH和NaOH溶液等体积混合( )
(3)相同浓度的NH3·H2O和HCl溶液等体积混合( )
(4)pH=2的HCl和pH=12的NaOH溶液等体积混合( )
(5)pH=3的HCl和pH=10的NaOH溶液等体积混合( )
(6)pH=3的HCl和pH=12的NaOH溶液等体积混合( )
(7)pH=2的CH3COOH和pH=12的NaOH溶液等体积混合( )
(8)pH=2的HCl和pH=12的NH3·H2O等体积混合( )
答案 (1)中性 (2)碱性 (3)酸性 (4)中性 (5)酸性 (6)碱性 (7)酸性 (8)碱性
1.溶液呈现酸碱性的实质是c(H+)与c(OH-)的相对大小,不能只看pH,一定温度下pH=6的溶液也可能显中性,也可能显酸性,应注意温度。
2.使用pH试纸测溶液pH时不能用蒸馏水润湿。
3.25 ℃ 时,pH=12的溶液不一定为碱溶液,pH=2的溶液也不一定为酸溶液,也可能为能水解的盐溶液。
4.等浓度等体积一元酸与一元碱混合的溶液——“谁强显谁性,同强显中性”
(1)强酸与强碱混合呈中性;
(2)强酸与弱碱混合呈酸性;
(3)弱酸与强碱混合呈碱性。
5.常温下,已知酸和碱pH之和的溶液等体积混合
(1)两强混合:
①若pH之和等于14,则混合后溶液显中性,pH=7;
②若pH之和大于14,则混合后溶液显碱性,pH>7;
③若pH之和小于14,则混合后溶液显酸性,pH<7。
(2)一强一弱混合——“谁弱显谁性”。
pH之和等于14时,一元强酸和一元弱碱等体积混合溶液呈碱性;一元弱酸和一元强碱等体积混合溶液呈酸性。
题组四 走出溶液稀释时pH值的判断误区
6.pH=5的H2SO4溶液,加水稀释到500倍,则稀释后c(SO)与c(H+)的比值为________。
答案
解析 稀释前c(SO)= mol·L-1,稀释后c(SO)= mol·L-1=10-8 mol·L-1,c(H+)接近10-7 mol·L-1,所以==。
7.(1)体积相同,浓度均为0.2 mol·L-1的盐酸和CH3COOH溶液,分别加水稀释10倍,溶液的pH分别变成m和n,则m与n的关系为________。
(2)体积相同,pH均等于1的盐酸和CH3COOH溶液,分别加水稀释m倍、n倍,溶液的pH都变成3,则m与n的关系为______________。
(3)体积相同,pH均等于13的氨水和NaOH溶液,分别加水稀释m倍、n倍,溶液的pH都变成9,则m与n的关系为__________________。
答案 (1)mn
酸碱稀释时两个误区
误区一:不能正确理解酸、碱的无限稀释规律
常温下任何酸或碱溶液无限稀释时,溶液的pH都不可能大于7或小于7,只能接近7。
误区二:不能正确理解弱酸、弱碱的稀释规律
溶液
稀释前溶液pH
加水稀释到体积为原来的10n倍
稀释后溶液pH
酸
强酸
pH=a
pH=a+n
弱酸
a8.0蓝色
甲基橙
<3.1红色
3.1~4.4橙色
>4.4黄色
酚酞
<8.2无色
8.2~10.0粉红色
>10.0红色
5.指示剂选择的基本原则
变色要灵敏,变色范围要小,使变色范围尽量与滴定终点溶液的酸碱性一致。
(1)不能用石蕊作指示剂。
(2)滴定终点为碱性时,用酚酞作指示剂,例如用NaOH溶液滴定醋酸。
(3)滴定终点为酸性时,用甲基橙作指示剂,例如用盐酸滴定氨水。
(4)强酸滴定强碱一般用甲基橙,但用酚酞也可以。
(5)并不是所有的滴定都必须使用指示剂,如用标准的Na2SO3溶液滴定KMnO4溶液时,KMnO4颜色褪去时即为滴定终点。
注意 (1)强氧化性溶液、酸性溶液应盛放在酸式滴定管中,碱性溶液应盛放在碱式滴定管中。即酸性KMnO4溶液、溴水、稀盐酸应盛放在酸式滴定管中,Na2CO3溶液应盛放在碱式滴定管中。
(2)酸式滴定管的查漏方法:将旋塞关闭,滴定管里注入一定量的水,把它固定在滴定管夹上,放置两分钟,观察滴定管口及旋塞两端是否有水渗出;然后,将活塞旋转180°,再静置两分钟,若均不漏水才可使用。
正误辨析
正误判断,正确的打“√”,错误的打“×”
(1)中和滴定实验时,用待测液润洗锥形瓶( )
(2)滴定终点就是酸碱恰好中和的点( )
(3)滴定管盛标准液时,其液面一定要调在0刻度( )
(4)滴定管在加入反应液之前一定要用所要盛装的反应液润洗2~3遍( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)√
题组一 误差分析的全面突破
1.用标准盐酸溶液滴定未知浓度的NaOH溶液(酚酞作指示剂),用“偏高”“偏低”或“无影响”填空。
(1)酸式滴定管未用标准溶液润洗( )
(2)锥形瓶用待测溶液润洗( )
(3)锥形瓶洗净后还留有蒸馏水( )
(4)放出碱液的滴定管开始有气泡,放出液体后气泡消失( )
(5)酸式滴定管滴定前有气泡,滴定终点时气泡消失( )
(6)部分酸液滴出锥形瓶外( )
(7)酸式滴定管滴定前读数正确,滴定后俯视读数(或前仰后俯)( )
(8)酸式滴定管滴定前读数正确,滴定后仰视读数(或前俯后仰)( )
答案 (1)偏高 (2)偏高 (3)无影响 (4)偏低 (5)偏高 (6)偏高 (7)偏低 (8)偏高
1.误差分析的方法
依据原理c(标准)·V(标准)=c(待测)·V(待测),所以c(待测)=,因为c(标准)与V(待测)已确定,所以只要分析出不正确操作引起V(标准)的变化,即分析出结果。
2.图解量器的读数方法
(1)平视读数(如图1):实验室中用量筒、移液管或滴定管量取一定体积的液体,读取液体体积时,视线应与凹液面最低点保持水平,视线与刻度的交点即为读数(即凹液面定视线,视线定读数)。
(2)俯视读数(如图2):当用量筒测量液体的体积时,由于俯视视线向下倾斜,寻找切点的位置在凹液面的上侧,读数高于正确的刻度线位置,即读数偏大。
(3)仰视读数(如图3):读数时,由于视线向上倾斜,寻找切点的位置在液面的下侧,因滴定管刻度标法与量筒不同,这样仰视读数偏大。
至于俯视和仰视的误差,还要结合具体仪器进行分析,因为量筒刻度从下到上逐渐增大;而滴定管刻度从下到上逐渐减小,并且滴定管中液体的体积是两次体积读数之差,在分析时还要看滴定前读数是否正确,然后才能判断实际量取的液体体积是偏大还是偏小。
题组二 滴定终点的规范描述
2.(1)用a mol·L-1的HCl滴定未知浓度的NaOH溶液,用酚酞作指示剂,达到滴定终点的现象是_________________________________________________________________;若用甲基橙作指示剂,滴定终点现象是_____________________________________________________。
(2)用标准碘溶液滴定溶有SO2的水溶液,以测定水中SO2的含量,应选用________作指示剂,达到滴定终点的现象是_____________________________________________________。
(3)用标准酸性KMnO4溶液滴定溶有SO2的水溶液,以测定水中SO2的含量,是否需要选用指示剂________(填“是”或“否”),达到滴定终点的现象是__________________________
________________________________________________________________________。
(4)用氧化还原滴定法测定TiO2的质量分数:一定条件下,将TiO2溶解并还原为Ti3+,再用KSCN溶液作指示剂,用NH4Fe(SO4)2标准溶液滴定Ti3+至全部生成Ti4+,滴定Ti3+时发生反应的离子方程式为______________________________________________________________
________________________________________________________________________,达到滴定终点时的现象是_______________________________________________________________。
答案 (1)滴入最后一滴标准液,溶液由红色变为无色,且半分钟内不恢复红色
当滴入最后一滴标准液,溶液由黄色变为橙色,且半分钟内不恢复黄色 (2)淀粉溶液 当滴入最后一滴标准液,溶液由无色变为蓝色,且半分钟内不褪色 (3)否 当滴入最后一滴酸性KMnO4溶液,溶液由无色变为紫红色,且半分钟内不褪色
(4)Ti3++Fe3+===Ti4++Fe2+ 当滴入最后一滴标准液,溶液变成血红色,且半分钟内不褪色
滴定终点判断的答题模板
当滴入最后一滴×××标准溶液后,溶液变成×××色,且半分钟内不恢复原来的颜色。
解答此类题目注意三个关键点:
(1)最后一滴:必须说明是滴入“最后一滴”溶液。
(2)颜色变化:必须说明滴入“最后一滴”溶液后溶液“颜色的变化”。
(3)半分钟:必须说明溶液颜色变化后“半分钟内不再恢复原来的颜色”。
题组三 酸碱中和滴定的综合考查
3.(2017·台州高二上学期末质量评估)检测血液中的Ca2+能够帮助判断多种疾病。某研究小组测定血液样品中Ca2+的含量(100 mL血液中含Ca2+的质量),实验步骤如下:
①准确量取5.00 mL血液样品,处理后配制成50.00 mL溶液;
②准确量取溶液10.00 mL,加入过量(NH4)2C2O4溶液,使Ca2+完全转化成CaC2O4沉淀;
③过滤并洗净所得CaC2O4沉淀,用过量稀硫酸溶解,生成H2C2O4和CaSO4稀溶液;
④加入12.00 mL 0.001 0 mol·L-1的KMnO4溶液,使H2C2O4完全被氧化,离子方程式为2MnO+5H2C2O4+6H+===10CO2↑+2Mn2++8H2O;
⑤用0.002 0 mol·L-1 (NH4)2Fe(SO4)2溶液滴定过量的KMnO4溶液,消耗(NH4)2Fe(SO4)2溶液的体积如图所示,离子方程式为MnO+5Fe2++8H+===5Fe3++Mn2++4H2O
回答下列问题:
(1)已知H2C2O4属于二元弱酸,下列说法正确的是________。
A.H2C2O4 溶液中:c(H+)=c(HC2O)+ c(C2O)+c(H2C2O4)
B.相同温度下,等物质的量浓度的(NH4)2C2O4和(NH4)2Fe(SO4)2溶液,c(NH)前者小于后者
C.(NH4)2C2O4 溶液中:c(NH)+c(NH3·H2O)=2c(HC2O)+2c(C2O)+2c(H2C2O4)
D.(NH4)2Fe(SO4)2溶液:c(SO)>c(NH)>c(Fe2+)>c(OH-)>c(H+)
(2)实验中发现向草酸溶液中逐滴加入酸性高锰酸钾溶液,溶液褪色开始时比较缓慢,一段时间后迅速加快,利用水浴使反应液保持恒温时也是如此,出现该现象的可能原因是_________
________________________________________________________________________。
(3)12.00 mL 0.001 0 mol·L-1的KMnO4溶液应用________滴定管量取(填“酸式”或“碱式”)。
(4)到达滴定终点时的现象是______________________。
(5)若步骤⑤滴定管在使用前未用标准(NH4)2Fe(SO4)2溶液洗涤,测得血液中Ca2+的含量将________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
(6)计算血样中Ca2+的含量________g/100 mL。
答案 (1)BC (2)反应生成的Mn2+催化了反应的进行,使褪色速率变快 (3)酸式 (4)最后一滴溶液滴下,锥形瓶中溶液颜色从浅紫色变成无色且半分钟内不变色 (5)偏低 (6)0.040
解析 (1)根据质子守恒,H2C2O4 溶液中:c(H+)=c(HC2O)+ 2c(C2O)+ c(OH-) ,A错误;相同温度下,等物质的量浓度的(NH4)2C2O4和(NH4)2Fe(SO4)2溶液,亚铁离子的水解,抑制了铵根离子的水解,c(NH)前者小于后者,B正确; (NH4)2C2O4 溶液中存在物料守恒:c(NH)+c(NH3·H2O)=2c(HC2O)+2c(C2O)+2c(H2C2O4),C正确;(NH4)2Fe(SO4)2溶液中,铵根离子浓度约为亚铁离子浓度的2倍,水解后溶液显酸性,D错误。(2)实验中发现向草酸溶液中逐滴加入酸性高锰酸钾溶液,溶液褪色开始时缓慢,一段时间后迅速加快,出现该现象的原因可能是反应生成的Mn2+催化了反应的进行,使褪色速率变快。(3)高锰酸钾溶液具有强氧化性,能够腐蚀乳胶管,应该选用酸式滴定管盛放。(4)用(NH4)2Fe(SO4)2滴定过量的高锰酸钾时,发生氧化还原反应,紫红色会褪去,到达滴定终点时,锥形瓶中溶液颜色从浅紫色变成无色且半分钟内不变色。(5)若步骤⑤滴定管在使用前未用标准(NH4)2Fe(SO4)2溶液洗涤,导致消耗的标准溶液的体积偏大,即剩余的高锰酸钾溶液偏多,则KMnO4溶液氧化的H2C2O4偏少,所以测得血液中Ca2+的含量偏低。(6)KMnO4的总物质的量为0.001 0 mol·L-1×12×10-3L=1.2×10-5 mol,(NH4)2Fe(SO4)2溶液滴定消耗的过量的KMnO4的物质的量为0.002 0 mol·L-1×20.00×10-3L×=8.0×10-6 mol,与H2C2O4反应的KMnO4的物质的量为1.2×10-5 mol-8.0×10-6 mol=4.0×10-6 mol,n(H2C2O4)=4.0×10-6 mol×=1.0×10-5 mol,n(CaC2O4)=1.0×10-5 mol,所以100 mL血样中Ca2+的含量为1.0×10-5 mol×40 g·mol-1××=0.040 g。
4.(1)某高三实验小组测定K2FeO4样品的质量分数,实验步骤如下:
步骤1:准确称量1.0 g样品,配制100 mL溶液;
步骤2:准确量取25.00 mL K2FeO4溶液加入到锥形瓶中;
步骤3:在强碱性溶液中,用过量CrO与FeO反应生成Fe(OH)3和CrO;
步骤4:加稀硫酸,使CrO转化为Cr2O,CrO转化为Cr3+,Fe(OH)3转化为Fe3+;
步骤5:加入二苯胺磺酸钠作指示剂,用0.100 0 mol·L-1 (NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定至终点(溶液显紫红色),记下消耗(NH4)2Fe(SO4)溶液的体积,做3次平行实验,平均消耗30.00 mL的(NH4)2Fe(SO4)2溶液。
已知:滴定时发生的反应:6Fe2++Cr2O+14H+===6Fe3++2Cr3++7H2O。
①步骤2中准确量取25.00 mL K2FeO4溶液加入到锥形瓶中所用的仪器是_______________。
②写出步骤3中发生反应的离子方程式______________________。
③步骤5中能否不加指示剂________(填“能”或“否”),原因是______________________。
④根据上述实验数据,测定该样品中K2FeO4的质量分数为________。
(2)该小组通过下列方法测定所用锡粉的纯度(杂质不参与反应):取质量为m g的锡粉溶于稀硫酸中,向生成的SnSO4中加入过量的Fe2(SO4)3溶液,用物质的量浓度为c mol·L-1的K2Cr2O7标准溶液滴定生成的Fe2+,共用去K2Cr2O7溶液的体积为V L。则锡粉中锡的质量分数是________________。(Sn的摩尔质量为M g·mol-1,用含m、c、V、M的代数式表示)
(3)为测定制得的CoC2O4产品的纯度,现称取1.00 g样品,将其用适当试剂转化为草酸铵[(NH4)2C2O4]溶液,再用过量稀硫酸酸化,用0.100 0 mol·L-1高锰酸钾溶液滴定,当达到滴定终点时,共用去高锰酸钾溶液26.00 mL,该产品的纯度为________________________。
答案 (1)①酸式滴定管 ②CrO+FeO+2H2O===Fe(OH)3↓+CrO+OH- ③否 因为K2Cr2O7溶液为橙色、Fe3+的溶液为黄色,颜色变化不明显 ④0.792 (或79.2%) (2) (3)95.55%
解析 (1)①步骤2中准确量取25.00 mL K2FeO4溶液加入到锥形瓶中所用的仪器是酸式滴定管。②步骤3中发生反应的离子方程式为CrO+FeO+2H2O===Fe(OH)3↓+CrO+OH-。③步骤5中能否不加指示剂:否,因为K2Cr2O7溶液为橙色、Fe3+的溶液为黄色,颜色变化不明显。④根据CrO+FeO+2H2O===Fe(OH)3↓+CrO+OH-和6Fe2++Cr2O+14H+===6Fe3++2Cr3++7H2O可得FeO~3Fe2+,消耗(NH4)2Fe(SO4)2的物质的量为0.100 0 mol· L -1 ×0.030 00 L=0.003 00 mol,所以K2FeO4的物质的量为0.001 000 mol,该样品中K2FeO4的质量分数为=0.792(或79.2%)。
(2)令锡粉中锡的质量分数为x,则:
Sn~Sn2+~2Fe3+~2Fe2+~K2Cr2O7
M g mol
m×x c mol·L-1×V L
解得x=。
(3)设样品中含CoC2O4质量为x,根据方程式:5H2C2O4+2MnO+6H+===2Mn2++10CO2↑+8H2O,根据草酸根守恒可得:
5CoC2O4~5(NH4)2C2O4~5H2C2O4~2MnO
147 g×5 2 mol
x 0.100 0 mol·L-1×0.026 L
=,解得x=0.955 5 g,样品纯度=×100%=95.55%。
课时训练
1.(2017·杭州学军中学高三选考模拟)下列属于电解质的是( )
A.铜 B.氨水
C.氧化钠 D.蔗糖
答案 C
2.下列电离方程式中,正确的是( )
A.H2S??2H++S2-
B.NaHCO3??Na++H++CO
C.NaCl===Na++Cl-
D.CH3COOH===CH3COO-+H+
答案 C
解析 H2S是二元弱酸,应分步电离,以第一步电离为主,其电离方程式为H2S??H++HS-,HS-??S2-+H+,故A错;NaHCO3为弱酸酸式盐,HCO不能拆写,其电离方程式为NaHCO3===Na++HCO,故B错;NaCl为强电解质,完全电离,用“===”表示,故C正确;CH3COOH为弱酸,其电离方程式为CH3COOH??CH3COO-+H+,故D错。
3.(2017·嘉兴高二下学期末考试)下列说法不能证明醋酸(CH3COOH)是弱电解质的是( )
A.常温下0.1 mol·L-1醋酸溶液稀释1 000倍,测得pH约为5
B.用同浓度的NaOH溶液中和相同体积、相同pH的盐酸和醋酸溶液,比较消耗碱液体积的大小
C.醋酸钠溶液中加入酚酞溶液后变红
D. 0.01 mol·L-1的CH3COOH溶液导电性实验中灯泡较暗
答案 D
解析 常温下0.1 mol·L-1醋酸溶液稀释1 000倍,浓度变成10-4 mol·L-1,测得pH约为5,说明醋酸未完全电离,是弱电解质,A正确;相同体积、相同pH的盐酸和醋酸溶液,n(CH3COOH)>n(HCl),且盐酸和醋酸都是一元酸,所以用等浓度的NaOH溶液中和两种酸溶液时:盐酸所需体积小于醋酸所需体积,通过比较消耗碱液体积的大小,可以证明醋酸是弱电解质,B
正确;醋酸钠溶液中加入酚酞溶液后变红,说明溶液显碱性,说明醋酸钠为能够水解的盐,可以证明醋酸是弱电解质,C正确;溶液导电性与离子浓度成正比,用醋酸作实验时灯泡较暗,说明溶液中离子浓度较低,不能说明醋酸部分电离,所以不能证明醋酸是弱电解质,D错误。
4.(2017·浙江稽阳联谊学校高三3月选考)常温下,一定浓度的某酸HA溶液的pH=5,下列有关说法正确的是( )
A.向溶液中加入适量NaA固体,若溶液pH不变,则HA为强酸
B.若HA为弱酸,则该溶液导电能力比等体积pH=5的盐酸弱得多
C.若HA为弱酸,则加入等体积pH=9的NaOH溶液,所得溶液pH>7
D.取该溶液1.00 mL,加水稀释至1 000 mL,所得溶液pH=8
答案 A
解析 假设HA为弱酸,存在电离:HA??H++A-,加入NaA固体,抑制HA的电离,溶液c(H+)减小,pH增大,如果HA为强酸,不存在电离平衡,加入NaA固体,溶液的pH不变,A正确;导电能力与溶液离子浓度以及所带电荷数有关,离子浓度越大,所带电荷数越多,导电能力越强,两者pH相同,溶液中离子浓度相等,导电能力相同,B错误; HA是弱酸,NaOH是强碱,c(HA)>c(NaOH),反应后溶液溶质为NaA和HA,此溶液可能显酸性,也可能显碱性,C错误; HA是酸,稀释pH只能无限接近7,D错误。
5.(2017·浙江“超级全能生”选考科目8月联考)在常温下,体积和pH均相同的氨水和氢氧化钠溶液,加水稀释过程中pH变化如图所示,下列说法正确的是( )
A.a曲线代表氢氧化钠溶液
B.分別加水稀释100倍后溶液中的c(H+),氢氧化钠溶液大于氨水
C.分别加入相同浓度醋酸溶液中和至溶液呈中性,消耗醋酸两者相等
D.分别与体积、浓度均相同的FeCl3溶液反应,生成沉淀质量一定是氨水多
答案 B
解析 NH3·H2O是弱碱,氢氧化钠是强碱,pH相同时,稀释相同倍数,强碱pH变化大于弱碱,即a曲线为氨水,b曲线为氢氧化钠溶液,A错误;稀释100倍后,NaOH的pH小于氨水的pH,根据pH=-lg c(H+),因此加水稀释100倍后溶液中的c(H+),氢氧化钠溶液大于氨水,B正确;假如FeCl3量不足,则生成氢氧化铁的质量相同,D错误。
6.(2017·台州高三2月选考科目教学质量评估)下列说法不正确的是( )
A.NH4Cl溶液呈酸性说明NH3·H2O是弱电解质
B.醋酸钠溶液中c(Na+)>c(CH3COO-)
C.常温下相同pH的NaOH溶液和CH3COONa溶液中水电离出的OH-浓度相同
D.常温下,在1 mol·L-1的盐酸中加入等体积等浓度的氨水,溶液导电能力减弱
答案 C
解析 NH4Cl溶液呈酸性,说明NH4Cl是强酸弱碱盐,A正确;醋酸钠溶液中CH3COO-水解,所以c(Na+)>c(CH3COO-),B正确;NaOH抑制水的电离、CH3COONa促进水的电离,C错误;常温下,在1 mol·L-1的盐酸中加入等体积等浓度的氨水,离子浓度降低,溶液导电能力减弱,D正确。
7.相同体积、相同pH的某一元强酸溶液①和某一元中强酸溶液②分别与足量的锌粉发生反应,下列关于氢气体积(V)随时间(t)变化的示意图正确的是( )
答案 C
解析 强酸完全电离,中强酸部分电离,随着反应的进行,中强酸会继续电离出H+,所以溶液②产生氢气的体积多,在相同时间内,②的反应速率比①快。
8.pH=2的两种一元酸x和y,体积均为100 mL,稀释过程中pH与溶液体积的关系如下图所示。分别滴加NaOH溶液(c=0.1 mol·L-1)至pH=7,消耗NaOH溶液的体积为Vx、Vy,则( )
A.x为弱酸,VxVy
C.y为弱酸,VxVy
答案 C
解析 由图知:将一元酸x和y分别稀释10倍,pH的变化量ΔpHx=1,ΔpHy<1,所以x为强酸,y为弱酸。pH=2时弱酸y的浓度大,滴加NaOH溶液至pH=7时需NaOH溶液的体积y比x大。
9.(2016·台州9月选考质量评估)已知达到电离平衡的0.1 mol·L-1的氨水,为了促进NH3·H2O的电离,同时使溶液的pH增大,应采取的措施是( )
A.加入一定量的水
B.加热溶液
C.加入少量NaOH
D.通入氨气
答案 B
10.H2S水溶液中存在电离平衡H2S??H++HS-和HS-??H++S2-。下列说法正确的是( )
A.加水,平衡向右移动,溶液中氢离子浓度增大
B.通入过量SO2气体,平衡向左移动,溶液pH值增大
C.滴加新制氯水,平衡向左移动,溶液pH值减小
D.加入少量硫酸铜固体(忽略体积变化),溶液中所有离子浓度都减小
答案 C
11.室温时,下列混合溶液的pH一定小于7的是( )
A.pH=3的盐酸和pH=11的氨水等体积混合
B.pH=3的盐酸和pH=11的氢氧化钡溶液等体积混合
C.pH=3的醋酸和pH=11的氢氧化钡溶液等体积混合
D.pH=3的硫酸和pH=11的氨水等体积混合
答案 C
解析 A项,混合后氨水过量,溶液显碱性,pH>7;B项,混合后盐酸与Ba(OH)2恰好反应,溶液呈中性,pH=7;C项,混合后醋酸过量,溶液显酸性,pH<7;D项,混合后氨水过量,溶液显碱性,pH>7。
12.(2018·浙江名校协作体高三上学期考试)室温下,下列有关两种溶液的说法不正确的是( )
序号
①
②
pH
12
12
溶液
氨水
氢氧化钠溶液
A.①②两溶液中c(OH-)相等
B.①②两溶液中水的电离程度相同
C.①②两溶液分别加水稀释10倍,稀释后溶液的pH:①<②
D.等体积的①②两溶液分别与0.01 mol·L-1的盐酸完全中和,消耗盐酸的体积:①>②
答案 C
解析 pH相等的氨水和氢氧化钠溶液中氢氧根离子浓度相等,A正确;氨水和NaOH溶液中水的电离均受到抑制,当pH相等时水的电离程度相同,B正确;pH相等的氨水和氢氧化钠溶液加水稀释时,NaOH溶液pH变化大,C错误;pH
相等的氨水和氢氧化钠溶液中,一水合氨的物质的量比氢氧化钠多,与盐酸中和时消耗的盐酸①>②,D正确。
13.(2017·宁波新高考适应性考试)下列说法正确的是( )
A.相同体积、相同浓度的氨水和NaOH溶液中和盐酸的能力相同
B.醋酸溶液中只存在一个电离平衡体系
C.0.1 mol · L-1的氨水能使酚酞溶液变红,说明氨水是弱电解质水溶液
D.同浓度同体积的醋酸和盐酸分别与足量镁反应时,放出H2的速率相同
答案 A
解析 相同体积、相同浓度的氨水和NaOH溶液说明二者的物质的量相同,故中和盐酸的能力相同,A正确;醋酸溶液中存在两个电离平衡体系:CH3COOH??CH3COO-+H+、H2O??OH-+H+,B错误;碱溶液均能使酚酞溶液变红,C错误;盐酸为强电解质,完全电离,醋酸为弱电解质,部分电离,同浓度同体积的醋酸和盐酸,开始时,盐酸中c(H+)大,与镁反应速率快,放出氢气的速率快,D错误。
14.现有两瓶温度分别为15 ℃和45 ℃,pH均为1的硫酸溶液,下列有关说法不正确的是( )
A.两溶液中的c(OH-)相等
B.两溶液中的c(H+)相同
C.等体积两种溶液中和碱的能力相同
D.两溶液中的c(H2SO4)基本相同
答案 A
解析 两溶液中c(H+)=10-1mol·L-1,依据Kw=c(H+)·c(OH-),45 ℃时的Kw大于15 ℃时的Kw,所以,两溶液中的c(OH-)前者大于后者,A选项错误;因为溶液中c(H+)相同,所以c(H2SO4)、中和碱的能力均相同。
15.常温时,将pH=13的强碱溶液和pH=2的强酸溶液混合,所得溶液的pH=11,则强碱溶液和强酸溶液的体积之比为( )
A.1∶9 B.9∶1 C.10∶1 D.1∶10
答案 A
解析 pH=13的强碱溶液c(OH-)=10-1mol·L-1,pH=2的强酸溶液c(H+)=10-2mol·L-1,根据题意,设碱的体积为x L,酸的体积为y L,=10-3 mol·L-1,则x∶y=1∶9。
16.常温下,1体积pH=2.5的盐酸与10体积某一元强碱溶液恰好完全反应, 则该碱溶液的pH等于( )
A.9.0 B.9.5
C.10.5 D.11.0
答案 C
解析 据题意,一元强酸和一元强碱恰好反应,故有H+与OH-的物质的量相等,设强酸的体积为V,则强碱的体积为10V,有V·10-2.5 mol·L-1=10V·10pH-14 mol·L-1,解得pH=10.5,故选C。
17.今有常温下两种溶液:①0.1 mol·L-1NH3·H2O溶液,②0.1 mol·L-1NH4Cl溶液。
(1)溶液①的pH________(填“>”“<”或“=”)7,写出NH3·H2O的电离方程式________________________________________________________________________。
(2)溶液②呈________(填“酸”“碱”或“中”)性。
(3)关于两种溶液中c(NH)的大小叙述正确的是________(填字母)。
A.两种溶液中c (NH)都等于0.1 mol·L-1
B.两种溶液中c (NH)都小于0.1 mol·L-1
C.NH4Cl溶液中c(NH)小于NH3·H2O溶液中c(NH)
(4)将溶液中①逐滴加入溶液②中,当溶液pH=7时,c(NH)________(填“>”“<”或“=”)c(Cl-)。
答案 (1) > NH3·H2O??NH+OH- (2)酸 (3)B (4)=
解析 (1)NH3·H2O属于弱碱,NH3·H2O??NH+OH-,溶液显碱性,即pH>7。(2)NH4Cl属于强酸弱碱盐,NH+H2O??NH3·H2O+H+,溶液显酸性。(3)NH3·H2O属于弱碱,部分电离,因此NH浓度小于0.1 mol·L-1,NH4Cl属于强酸弱碱盐,NH发生水解,因此NH浓度小于0.1 mol·L-1,A错误、B正确;NH3·H2O的电离和NH的水解都是微弱的,因此NH4Cl溶液中c(NH)大于NH3·H2O中NH的浓度,C错误。(4)根据电荷守恒,c(NH)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),因为溶液pH=7,即c(H+)=c(OH-),因此c(NH)=c(Cl-)。
18.(1)取10 mL pH=2的CH3COOH溶液,加入少量无水醋酸钠固体(假设加入固体前后溶液体积保持不变),待固体溶解后,溶液中的比值将________(填“增大”“减小”或“无法确定”)。
(2)向碳酸钠溶液中滴加少量氯水的离子方程式为________________________________。
答案 (1) 减小 (2) 2CO+Cl2+H2O===Cl-+ClO-+2HCO
解析 (1)根据醋酸的电离平衡常数可知溶液中=Ka/c(CH3COO-),温度不变平衡常数不变,加入醋酸钠固体后溶液中醋酸根离子浓度增大,则比值减小。(2)根据电离平衡常数可知碳酸的酸性强于次氯酸,次氯酸的酸性强于碳酸氢根,则向碳酸钠溶液中滴加少量氯水的离子方程式为2CO+Cl2+H2O===Cl-+ClO-+2HCO。
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